教科版高中物理选修(3-4)第四章《光的折射》学案

1、最新教科版高中物理选修（3-4 ）第四章光的折射学案一、光的折射定律、全反射规律的应用几何 光学是以光线为工具研究光的传播规律,所以解决几何光学问题的关键是根据“光的传播规律”画出光路图,然后再利用几何学知识,寻找相应的边角关系(1) 几何光学主要包括四条原理：光的直线传播规律；光的反射定律；光的折射定律；光路可逆原理其中折射定律、不同色光的折射率、全反射现象是高考的重点和热点解题时常用的三个公式：折射定律公式：n sin i ；sin rc1折射率与速度的关系：nv；全反射的临界角：sin C n.(2) 注意法线的画法：法线画成虚线；法线垂直于界面,如果界面是圆面,那应该垂直于圆的切线 ,

2、即法线沿半径指向圆心例 1 (2012 山东 37(2) 如图 1 所示 ,一玻璃球体的半径为 R,O 为球心 ,AB 为 直径来自 B 点的光线 BM 在 M 点射出 ,出射光线平行于 AB, 另一光线 BN 恰好在 N 点发生全反射已知 ABM 30,求：图 1玻璃 的折射率；1 / 5球心 O 到 BN 的距离例 2如图 2 所示 ,某种透明物质制成的直角三棱镜ABC, A 等于 30.一束光线在纸面内垂直 AB 面射入棱镜 ,如图 2 所示 ,发现光线刚好不能从 BC 面射出 ,而是最后从 AC 面射出求：图 2(1) 透明物质的折射率 n.(2) 光线从 AC 面射出时的折射角 .结

3、(果可以用 的三角函数表示 )二、测折射率的方法测折射率常见的方法有成像法、插针法及全反射法,不管哪种方法其实质相同,由折射定律知sin1n,只要确定出入射角1及折射角2即可测出介质的折射率,下面以测定水的折射率sin2为例对上述方法举例说明(1) 成像法原理：利用水面的反射成像和水的折射成像2 / 5图 3方法举例：如图3 所示 ,在一盛满水的烧杯中,紧挨杯口竖直插一直尺,在直尺的对面观察水面,能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像,若从 P 点看到直尺在水下最低点的刻度 B 的像 B (折射成像 )恰好跟直尺在水面上刻度A 的像 A (反射成像 ) 重合 ,读出 AC 、BC 的长

4、,量出烧杯内径d,即可求出水的折射率n(BC2 d2)/(AC2 d2).(2) 插针法原理：光的折射定律图 4方法举例：如图4 所示 ,取一方木板 ,在板上画出互相垂直的两条线AB 、 MN, 从它们的交点O 处画直线OP(使 PON45),在直线OP 上的 P、Q 两点垂直插两枚大头针把木板放入水中 ,使 AB 与水面相平 ,MN 与水面垂直在水面上观察,调整视线使P 的像被Q 的像挡住 ,再在木板 S、 T 处各插一枚大头针 ,使 S 挡住 Q、 P 的像 ,T 挡住 S 及 Q、P 的像从水中取出木板 ,画出直线 ST,量出图中的角 1、 2,则水的折射率 n sin sin1/ 2.

5、(3) 全反射法原理：全反射现象图 5方法举例：在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠,如图 5 所示在水面上观察 ,看到一圆的发光面 ,量出发光面直径 D 及 水深 h,则水的折射率nD2 4h2.D例 3 某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图6 所示 (1) 此玻璃的折射率计算式为n _(用图中的 1、 2表示 )； (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差 ,应选用宽度 _(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量图 63 / 5三、光的波速、折射率与频率的综合应用例 4半 圆形玻璃砖横截面如图7 所示 ,AB

6、 为直径 ,O 点为圆心在该界面内有a、 b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖 ,两入射点到O 点的距离相等两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图4 所示 ,则 a、 b 两束光 ()图 7A 在同种均匀介质中传播 ,a 光的传播速度大B以相同的入射角从空气斜射入水中,b 光的折射角大C从同一介质以相同的入射角射向空气 ,若 a 光不能进入空气 ,则 b 光也不能进 入空气D a 光的频率大于 b 光的频率1 (光的折射定律)一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖,经折射分成两束单色光a、b.已知 a 光的频率小于b 光的频率下列光路图中可能正确的是()2 (光的折射定律) 如图8

7、所示 , 一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入,从玻璃砖射出后分成a、 b 两束单色光则()图 84 / 5A 玻璃砖对a 光的折射率为2B玻璃砖对a 光的折射率为1.5C b 光的频率比a 光的频率大D b 光在玻璃中的传播速度比a 在玻璃中的传播速度大3 (对全反射的理解)如图 9 所示 ,扇形 AOB 为透明柱状介质的横截面,圆心角 AOB 60.一束平行于角平分线OM 的单色光由OA 射入介质 ,经 OA 折射的光线恰平行于OB.图 9(1) 求该介质的折射率(2) 折射光线中恰好射到 M 点的光线 _(填“能”或“不能” )发生全反射4 (2014 新课标 34(2) 一厚度为h 的大平 板玻璃水